[实用新型]窄线宽激光器线宽高精度测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光线宽的测量技术，具体地说是一种窄线宽激光器线宽高精度测量系统。 

背景技术

随着光纤通信网络、密集波分复用（DWDM）系统和相干光通信系统的发展，单频激光器因其线宽窄且与通信系统兼容以及在DWDM进一步扩容上的应用前景受到人们的重视。同时窄线宽光纤激光器因其线宽窄、噪声低、抗电磁干扰、安全和可远程控制等特性，广泛应用于光纤通信、光纤传感、光纤遥感、矿井检测及高精密光谱等领域。另外，大功率窄线宽单频光纤激光器在军事和测距等领域中也有着重要意义。 

对于窄线宽的光源信号，其输出谱线的线宽是衡量系统噪声性能的重要指标。在实际应用中，光源线宽通常在千赫兹量级，这对窄线宽激光器的线宽测量提出了很高的要求。传统的光频谱分析仪精度一般都在0.02nm，扫描式法布里-珀罗(F-P)干涉仪的光频分辨率在兆赫兹量级，均难以满足测量精度。 

对于线宽在10MHz以下的光源，常采用传统的延时自零差法、延时自外差法和布里渊光纤环形激光器拍频法。传统的延时自零差法和延时自外差法的基本原理都是将一路入射光分成两路，将其中一路光用光纤延时后，使两路光相拍，经光电转换，在频谱分析仪上得到相拍后的光电流谱线，从延时光电流谱线确定出激光器线宽。不同的是前者参考光和测试光频率差为零，整个系统工作在零频附近，而后者采用声光调制器使信号光与参考光产生一定的频率差，从而使得系统工作在非零频的中频附近，便于在测量中数值的读取，但是这也使得系统比较复杂，对实验精确性及成本的要求都很高。另外二者均要求延时光纤长度大于被测激光器的相干长度，而且线宽越窄所使用的光纤越长，否则测量结果将大于实际线宽。布里渊光纤环形激光器拍频法是指使待测激光与一束参考光干涉产生拍频，通过频谱分析仪测量拍频宽度，从而得到待测激光的线宽。这是由于作为参考光的布里渊光纤环形激光器的线宽极窄，所以待测激光谱线中心与零线宽的参考激光频率之差为拍频的频谱中心，而且拍频宽度与待测激光的线宽相等。该方法使用布里渊光纤环形激光器的二阶Stokes光作为参考激光，而且仅使用10m左右的光纤，与前两种方法相比大大简化了测量装置。二阶Stokes光具有极窄的线宽，因此测量精度高，但是该方法的最大限制是不能测量较宽的激光线宽，而且要获得二阶Stokes光需要较大的注入功率，对于低功率的激光器无法实现测试。其中Stokes散色光定义为一频率为v₁的泵浦光注入光纤时，光波与介质晶体结构互作用产生一个频率为v₂的声振动，在泵浦光的反方向上产生频移为v₃=v₁-v₂的Stokes散色光。 

实用新型内容

本实用新型针对上述问题，提供一种窄线宽激光器线宽高精度测量系统，该系统结构简单，制作成本低，体积小并且易于实现。 

按照本实用新型的技术方案：一种窄线宽激光器线宽高精度测量系统，包括第一光耦合器与第二光耦合器，所述第一光耦合器具有a、b、c、d四个端口，所述第二光耦合器具有e、f、g三个端口；所述第一光耦合器的a端口与待测激光光源相连，其b端口通过光电探测器与信号接收单元相连，其c端口通过隔离器与所述第二光耦合器的f端口相连，其d端口与所述第二光耦合器的e端口相连；所述第二光耦合器的g端口经光纤延迟线与反射面相连；由所述反射面外腔反馈而两次经过所述光纤延迟线的光经所述第二光耦合器的g端口与其f端口的光产生拍频信号，该拍频信号经所述第一光耦合器的b端口输出，并由所述光电探测器转换为电流信号，该电流信号由所述信号接收单元接收并获得相应的洛伦兹线形的光电流谱线；所述光电流谱线的半高宽即为所述待测激光光源的线宽。 

所述反射面为耦合器二输出端融合形成的环形镜构成的反射面。 

所述反射面为具有反射特性的马赫曾德干涉器、法布里-泊罗干涉仪或萨格奈克干涉仪。 

所述反射面为一八度角APC跳线头与一陶瓷套管表面黏贴介质膜构成的外腔。 

所述反射面为一平角PC跳线头与一陶瓷套管表面黏贴介质膜构成具有一定反射率的法布里珀罗腔构成的外腔。 

所述反射面为表面涂有介质膜的裸光纤平切面。 

所述介质膜为非金属介质膜或金属介质膜；所述非金属介质膜的材料为石墨烯或碳化硅，所述金属介质膜的材料包括金、银、铜、铁、铝或锌。 

所述介质膜为采用电镀、化学镀、脉冲激光沉积、化学气相沉积、分子束外延、溶胶凝胶、磁控溅射、氧化法、离子注入法、扩散法、电镀法、涂布法或液相生成法通过镀膜方法获得。